Power Factor Correction (PFC) można zdefiniować jako zmniejszenie zawartości harmonicznych, i / lub wyrównanie kąta fazowego prądu wejściowego tak, aby był w fazie z napięciem sieciowym. Matematycznie, Współczynnik mocy (PF) jest równa Real Power (Watts) podzielone przez pozorną moc (Volt * Ampere). Podstawową koncepcją jest sprawienie, aby wejście wyglądało jak czysty rezystor. Rezystory mają współczynnik mocy wynoszący 1 (jedność). Dzięki temu system dystrybucji mocy może działać z maksymalną wydajnością, co zmniejsza zużycie energii.
Zasilacze inne niż PFC wykorzystują filtr pojemnościowy na wejściu prądu przemiennego. Powoduje to prostowanie linii prądu przemiennego, powoduje wysokie prądy szczytowe na szczytach napięcia przemiennego. Te prądy szczytowe prowadzą do nadmiernych spadków napięcia w okablowaniu i problemów z niezrównoważeniem w trójfazowym systemie zasilania. Cały potencjał energetyczny linii prądu przemiennego nie jest wykorzystywany. Nieliniowe prądy szczytowe również zniekształcają napięcie wyjściowe i tworzą harmoniczne.
Obwody PFC dzielą się na dwa typy: aktywne i pasywne.
Pasywny PFC wykorzystuje elementy pasywne, takie jak cewka z rdzeniem ferrytowym na źródle wejściowym, aby wytworzyć reaktancję przeciwdziałającą. Można je łatwo zastosować w istniejących obwodach mocy bez większych modyfikacji, współczynnik mocy jest niski (60 – 80%), należy wybrać wejście AC (115VAC / 230VAC), a harmoniczne powstałe w wyniku różnicy między pojemnością a indukcyjnością są trudne do kontrolowania. Może wystąpić znaczny szum elektromagnetyczny.
Aktywny PFC wykorzystuje technologię regulatora przełączającego z aktywnymi elementami, takimi jak układ scalony, FET i diody, aby utworzyć obwód PFC Obwód ten ma teoretyczny współczynnik mocy powyżej 95%, zauważalnie zmniejsza całkowite harmoniczne, i automatycznie dostosowuje się do napięcia wejściowego AC. Jednak, wymaga złożonego filtra EMI i obwodu źródła wejściowego, i jest droższy w budowie.
Korzyści z wysokiego współczynnika PF dla użytkownika wynikają ze zmniejszonego prądu przemiennego pobieranego przez zasilacze o wysokim współczynniku PF, żadnych oszczędności na rachunkach za prąd, z wyjątkiem przypadku użytkowników usług komercyjnych, którzy płacą za usługę V(yjście Output Napięcie) x A(mpery). Istnieją dwie szerokie konsekwencje:
Mniejsze obciążenie przewodów elektrycznych prądu przemiennego: Niższy prąd pobierany przez zasilacz o wysokim współczynniku PF oznacza, że okablowanie elektryczne budynku jest mniej obciążone. Może to być duży plus w przypadku starszego budynku z okablowaniem prądu przemiennego o mniejszej wydajności. Z pewnością łatwo jest dostrzec korzyści w środowisku korporacyjnym, w którym dziesiątki lub setki komputerów czerpią energię. Jeśli całkowite obciążenie prądowe działu IT mogłoby zostać zmniejszone o 30% albo więcej, byłoby to bardzo istotne w kontekście bezpośrednich oszczędności energii elektrycznej, obniżony koszt klimatyzacji, oraz możliwe uniknięcie konieczności ponownego okablowania prądu przemiennego.
Niższe koszty UPS: Niższy pobór prądu oznacza również mniejszą pojemność zasilacza awaryjnego (UPS-em) można używać jednostek. Ceny jednostek UPS są wprost proporcjonalne do ich aktualnej wydajności (VA), PF z 0.98 w porównaniu z jednym z 0.6 można przetłumaczyć na a 40% obniżenie kosztów zakupu. Jeszcze raz, w przedsiębiorstwie z setkami lub tysiącami komputerów, oszczędności mogą być bardzo znaczące.
Mity PFC
Istnieją mity na temat korekcji współczynnika mocy, które w dalszym ciągu są propagowane przez ludzi mających dobre intencje. Zajmijmy się dwoma najczęstszymi:
Czy wyższy współczynnik PF zmniejsza moje rachunki za prąd?? Nie, jeśli jesteś użytkownikiem domowym. Jeśli prowadzisz firmę obsługującą setki komputerów i płacisz nie tylko za energię, ale także za VA, wtedy tak. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz dyskusję PFC powyżej.
Czy PFC zwiększa wydajność zasilacza?? Nie w normalny sposób, w jaki definiuje się wydajność zasilacza, czyli strata mocy (ogrzać) jako procent całkowitego wejścia prądu przemiennego w konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Jednak, w tym sensie, że pozorna moc prądu przemiennego (VA) jest obniżony, PFC faktycznie zmniejsza zużycie energii.
Korekta współczynnika mocy jest stosowana przez obwód wejściowy, który zużywa niewielką ilość mocy wejściowej. Z dwoma identycznymi zasilaczami, wyposażenie go w PFC spowoduje typowy spadek wydajności o 2 ~ 4%. Wiele zasilaczy wyposażonych w aktywny współczynnik PFC charakteryzuje się również wysoką wydajnością, ponieważ APFC jest zwykle spotykany w zasilaczach wyższej jakości, ale jedno i drugie nie jest ze sobą powiązane.